石油鉆機(jī)絞車再生制動技術(shù)分析

摘要：

在當(dāng)代社會中，石油在我們的生活中扮演著越來越重要的作用，石油制品在我們的生活中更是隨處可見。因此，合理高效地開采石油，對整個社會都是有好處的。隨著科技的不斷發(fā)展，再生制動技術(shù)越來越成熟，在我們的生活中的應(yīng)用也越來越廣泛。再生制動技術(shù)的原理通過將車輛驅(qū)動電機(jī)的工作狀態(tài)變成一臺發(fā)電機(jī)的模式，在車輛減速或者下坡的過程中，再生制動技術(shù)可以將動能轉(zhuǎn)化為其他能量，并將其儲存起來，在車輛行駛的時候可以使用這個能量。本論文的主要目的是研究再生制動技術(shù)在石油鉆機(jī)絞車中的應(yīng)用。通過了解再生制動技術(shù)的特點(diǎn)，并對其制動系統(tǒng)的表現(xiàn)形式進(jìn)行分析，利用先進(jìn)的控制方式實(shí)現(xiàn)石油鉆機(jī)絞車的再生制動。

開采石油與天然氣，鉆機(jī)絞車是其開采中應(yīng)用的主要工具，鉆機(jī)絞車能夠快速鉆采，能夠為開采石油的企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。近年來，鉆機(jī)絞車控制系統(tǒng)得到了巨大的改進(jìn)，隨著再生制動技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，使得鉆機(jī)的性能有了很大的提高。再生制動包括三種不同的再生制動控制方法：擁有最好的制動感覺的串聯(lián)制動；擁有能量高效的回收率的串聯(lián)制動；還有就是并聯(lián)制動。運(yùn)用再生制動技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了資源利用的最大化，節(jié)約了能源；從另一個方面來講，同時也使機(jī)械制動的損耗減輕，使摩擦制動器的使用壽命提高了，為企業(yè)也帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益。制動能量回收是目前一個比較熱門的問題，通過能量的回收利用，實(shí)現(xiàn)了能量的循環(huán)使用，提高了能量的利用率。

1.絞車再生制動技術(shù)特點(diǎn)

（1）在石油鉆機(jī)工作制動時，由司鉆閥和開式鉗組成它的子系統(tǒng)，且它的制動能力儲備系數(shù)是2。

（2）在緊急制動子系統(tǒng)中，緊急閥控制閉式鉗和開式鉗接力制動構(gòu)成它的子系統(tǒng)，首先讓閉式鉗泄壓制動，系統(tǒng)直接對開式鉗沖壓制動。開式鉗制動的時間要慢于閉式鉗的時間，根據(jù)具體情況我們可以對時間差做相應(yīng)的調(diào)整。通過了解我們可以知道，該子系統(tǒng)的制動能力儲備系數(shù)是3。當(dāng)閉式鉗的數(shù)量不變時，提高緊急制動系統(tǒng)的制動能力，可以有效地減少緊急制動時給機(jī)器帶來的巨大沖擊，很好的保護(hù)了機(jī)器。

（3）駐車制動子系統(tǒng)是在正常情況下，給機(jī)器提供的駐車制動。它通過駐車閥直接控制開式鉗，制動能力變?yōu)樵瓉淼膬杀丁Ｈ绻刑厥庑枰o急閥可以再度壓緊，泄壓制動閉式鉗，在這個運(yùn)行情況下的制動能力儲備系數(shù)是3，通過對機(jī)器的設(shè)置，使得該系統(tǒng)處理危機(jī)能力得到了提升，同時我們也可以根據(jù)駐車時間的長短不同，實(shí)施不同的制動，來滿足各方面的需要。

2.石油鉆機(jī)絞車的再生制動表現(xiàn)形式

石油鉆機(jī)絞車的電動機(jī)，它的轉(zhuǎn)速是我們可以控制的。當(dāng)它的轉(zhuǎn)速比同步轉(zhuǎn)速還快時，異步電動機(jī)就相當(dāng)于我們的電動機(jī)，在轉(zhuǎn)動過程中它可以產(chǎn)生能量，在此期間產(chǎn)生的能量我們稱之為再生能量。由此可知，再生制動就是異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速大于同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，將再生能量返回到系統(tǒng)中再次利用的一種電制動方式。在絞車變頻驅(qū)動系統(tǒng)中，主要有以下兩種表現(xiàn)形式產(chǎn)生再生能量。

（1）減小同步轉(zhuǎn)速

減小電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，其定子頻率也降低了，定子磁場比轉(zhuǎn)速先變化，使定子旋轉(zhuǎn)速度小于轉(zhuǎn)速。在轉(zhuǎn)動的過程中，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向會跟原來的相反，電動機(jī)就會進(jìn)入再生制動系統(tǒng)中，將動能轉(zhuǎn)化為其他能量，再將這個能量重新返回應(yīng)用于系統(tǒng)。

（2）增大轉(zhuǎn)速

鉆桿有位能負(fù)載的作用，通過下鉆工，可以使電動機(jī)的轉(zhuǎn)動速度大于同步轉(zhuǎn)速，從而也可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的再生制動技術(shù)。當(dāng)鉆桿向上提升時，我們可以觀察到電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向是順時針轉(zhuǎn)動，記為正，當(dāng)鉆桿向下運(yùn)動的時候電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向是逆時針，記為負(fù)。電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的相互作用，機(jī)械特性會得到較大的提高。轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的方向相同時，電動機(jī)處于反向電動的工作狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時，電磁轉(zhuǎn)矩由原先的負(fù)變?yōu)楝F(xiàn)在的正，此時轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速是相反的，電動機(jī)就會從電動狀態(tài)變?yōu)橹苿訝顟B(tài)。

3.鉆機(jī)絞車的控制方式

在石油鉆機(jī)中的電動機(jī)，控制它的變頻調(diào)速有三種方式，分別是恒磁通控制方式、恒電流控制方式和恒功率控制方式。

（1）恒磁通控制方式

在進(jìn)行電動機(jī)調(diào)速的過程中，必須要保持電動機(jī)中的每極磁通量為一個定值，始終不變。若沒有充分利用電動機(jī)的鐵芯，會使磁場變?nèi)酰斐少Y源浪費(fèi)；磁場強(qiáng)度過強(qiáng)時，貼心過度飽和，造成電流過大，比較容易造成電動機(jī)的損壞。

（2）恒電流控制方式 電動機(jī)的變頻調(diào)速時，保持定子電流不變，它的電源是恒流源。控制系統(tǒng)帶有調(diào)節(jié)器的電流閉環(huán)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速在改變，但電流是定值。電流不變，在換流時沒有沖擊電流的影響，整個系統(tǒng)安全又可靠。

（3）恒功率控制方式 電動機(jī)調(diào)速時，轉(zhuǎn)矩減小，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速提高了，而電動機(jī)的輸出功率是保持不變的。

4.結(jié)語

近幾年，人們對石油的過度開采，造成了石油的急劇短缺。石油鉆機(jī)再生制動技術(shù)的應(yīng)用，使得鉆機(jī)的整體性能得到了較大的提高，同時也節(jié)約了大量的資源，實(shí)現(xiàn)了能量的循環(huán)利用，在一定程度上緩解了石油不足問題。了解再生制動技術(shù)的特點(diǎn)，我們可以更加清楚的明白石油鉆機(jī)使用再生制動技術(shù)帶來的好處。通過研究再生制動技術(shù)的表現(xiàn)形式，可以了解轉(zhuǎn)速對電動機(jī)的影響。通過對鉆機(jī)絞車控制方式的研究，了解它的變頻方式，從而在使用過程中也方便了人們的使用。隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對石油鉆機(jī)再生制動技術(shù)的不斷探索，相信在以后的應(yīng)用中石油鉆機(jī)再生制動技術(shù)會變得越來越先進(jìn)！